基于行波固有频率的高压直流输电线路故障定位

提出了一种仅利用单端电压暂态量频谱信息进行直流输电线路精确故障定位的新方法。与传统的基于偏微分方程的行波分析方法不同,文中采用的基于行波固有频率主成分的测距方法不受行波波头识别等的限制,只需要故障后的一段暂态电压信息,通过对暂态电压信息的频谱分析,得到行波固有频率的主成分,然后结合故障线路边界条件计算出故障距离。在PSCAD/EMTDC中建立高压直流输电系统模型,在此基础上针对不同过渡电阻下的单极接地故障对该算法进行了不同运行方式下的仿真验证,结果表明该算法在高压直流输电线路上具有很好的适应性和较高的定位精度。

基于改进LMD和能量相对熵的主动配电网故障定位方法

针对配电网发生单相接地故障且分布式电源(distributed generations,DGs)大量接入后,配电网结构和运行方式复杂多变、故障后电气量不明显、故障特征弱等特点,提出一种基于改进局部均值分解(improved local mean decomposition,ILMD)和能量相对熵的主动配电网故障定位方法。首先,利用镜像延拓将信号在两端延拓,消除LMD存在的端点效应,同时,在信号中加入自适应噪声,克服LMD存在的模态混叠问题,对各区段暂态零序电流进行ILMD分解;然后对分解后所有乘积函数(product function,PF)的能量相对熵进行计算,所有PF分量的相对能量熵之和即为区段间的相对能量熵,通过所设置的定位判据,对故障区段进行判断。仿真结果表明,所提算法在10 kV小电流接地系统和改进的IEEE33节点系统中,在不同的仿真条件下故障定位结果准确率高,验证了所提方法的准确性。

配电网电缆系统的故障选线方法

利用电缆故障电流谐波高频分量,对电缆泄露性故障进行判定。运用在高频空间具有良好聚焦性的小波包工具,对故障暂态零序电流进行分析,提取SFB频带内的特定频带的高频分量,通过比较所有线路高频分量的测度之和,实现故障线路的识别。基于暂态零序电流特征的理论,提出一种新的选线判据:以系统故障特征值为主判据,以故障电流高频分量的1范数为辅判据实现故障选线。该方法克服了中性点消弧线圈接地的影响,提高了线路过零点附近接地故障和母线接地故障时的选线精度。实验仿真证明,该选线方法可以准确、可靠地实现单相故障接地选线。

远海风能集中接入的多端直流系统直流故障分析与故障检测方法

二电平电压源换流器(VSC)和半桥模块化多电平换流器(MMC)在直流故障期间缺乏对直流短路电流的调控能力。在多端直流系统中,为了避免整个系统因换流阀的闭锁而停运,有必要在直流故障后的第一阶段(即电容放电阶段)快速识别并隔离故障。因此,对多端直流系统故障检测而言,直流故障电容放电阶段的短路电流计算至关重要。提出了适用于多端直流系统故障分析的暂态等效模型,该模型仅保留原故障网络中的高频成分,使故障初期的电路分析大为简化。基于此模型,可以得到故障线路和健全线路的故障电流解析表达式。根据故障线路和健全线路电流的差异,提出了基于暂态电流均值的故障检测方法,该方法具有计算复杂度小、耐过渡电阻能力强、采样率低等优点。通过EMTP仿真验证了暂态等效模型的准确性和故障检测方法的有效性。

考虑换流器内部故障的LCC-HVDC动态平均化建模方法

随着多个高压直流输电工程陆续投入运行,中国输电网呈现交直流混联的特征,其稳态与暂态特性区别于传统的交流互联电网。常规高压直流线路采用晶闸管换流器作为交流系统与直流系统的接口,换流器内部发生故障往往给系统的运行带来安全风险。研究高压直流换流器内部故障对电网运行的影响,需要建立准确高效的直流换流器暂态模型。基于分立开关的直流换流器详细模型在仿真过程中需处理大量开关动作事件,计算效率无法满足大规模交直流混联电力系统在线分析的需求。提出一种考虑内部故障的高压直流输电系统动态平均化模型,能够准确模拟由于直流换流器内部故障引起的暂态响应,且具有较高的计算效率,并以CIGRE标准直流输电系统为例验证了所提出模型的准确性与高效性。

基于泄漏电流时频奇异谱和模糊聚类的触电故障诊断

针对实测触电故障信号具有非平稳特性而不易被辨识问题,提出了一种基于泄漏电流时频奇异谱和模糊聚类的触电故障诊断方法。首先,利用平滑伪威格纳-维尔分布(smoothed pseudo wigner-ville distribution,SPWVD)对触电故障信号进行时频分析并依据信号的能量分布特征选择时频区域;然后对选择的时频区域进行奇异谱分析,以获取的局部时频矩阵奇异值作为触电信号的特征量输入FCM,即可实现触电信号的故障诊断。对剩余电流保护装置试验平台上获取的实测触电故障信号的时频矩阵奇异值进行模糊C均值聚类,结果表明该方法识别准确率为97.50%,平均识别时间为0.008 5 s,其中植物和动物触电测试样本识别准确率分别为100%,95.00%,从而验证了基于泄漏电流时频奇异谱和模糊聚类的触电故障诊断方法的有效性,该研究可为研发新一代基于触电故障诊断的剩余电流保护装置提供理论依据和方法参考。

基于小波熵理论的动力发电设备故障自动检测方法

传统方法检测动力发电设备存在检测效率低、检测灵敏度低且抗噪能力差的问题,基于此提出基于小波熵理论的动力发电设备故障自动检测方法。首先采用小波熵理论中的小波函数,即信号时间熵和信号频率熵,对原始故障数据分别进行故障分类和特征提取,再利用Softmax分类器“数据带”和阶跃函数,对已提取的故障特征样本分别进行内、外故障特征分类,最终根据分类结果实现动力发电设备故障的自动检测。实验结果表明方法效率高、灵敏度高、抗噪能力强且不受故障距离的干扰。

基于电流模量分析的MMC-MTDC系统直流输电线路故障识别

直流线路故障的快速、可靠识别是基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性多端直流输电(multi-terminal direct current,MTDC)系统发展的关键技术之一。通过分析柔性多端直流系统线路故障后电流的暂态特征,提出了一套基于单端电流模量分析的MMC-MTDC系统直流线路故障识别方案。该方案通过对电流一模故障分量动态偏差值极值极性与大小的检测实现了直流线路故障快速定位,并利用故障后电流零模故障分量的差异,从而实现了对故障极的快速判别。在PSCAD仿真平台上搭建了双极四端MMC型柔性直流电网的模型,通过仿真算例验证了该保护在不同故障位置和过渡电阻下均能快速、可靠地检测到直流线路故障并且准确识别故障极。

基于改进谱峭度与电流均值的牵引整流器开路故障诊断方法

针对动车组牵引整流器IGBT的开路故障诊断问题,以CRH3型动车组的牵引工况为例,提出一种基于改进谱峭度与电流均值的新型诊断方法。分析单个IGBT开路和2个IGBT同时开路故障下牵引整流器的网侧电流突变情况,根据网侧电流的突变特征将其分类;计算网侧电流的改进谱峭度(SK)以检测故障发生类别;结合电流均值法定位故障。所提的改进方法不需要复杂分类器,在实际应用中方便可行,仿真结果表明该方法能有效实现动车组牵引整流器的故障诊断。

基于RCMDE和KFCM的煤矿电网故障选线方法

针对普遍采用谐振接地系统的煤矿电网发生单相接地故障时难以准确选线的问题,提出一种基于精细复合多尺度散布熵(RCMDE)和核模糊C均值聚类(KFCM)的煤矿电网故障选线方法。以幅值、极性和波形相似度作为选线特征量具有以下局限性:基于幅值和极性差异的选线方法适用性有限;若线路中的零序电流互感器极性接反,基于极性的方法直接失效;采样不同步时,基于波形相似度的选线方法难以得到正确结果。为克服上述局限性,引入RCMDE来度量各线路暂态零序电流信号的复杂程度和不规则度,以RCMDE作为选线特征量。采用KFCM算法对RCMDE进行聚类分析,以实现故障线路自动识别,并通过判断轮廓系数是否超过阈值来区分母线故障和馈线故障。最后,通过聚类得到的隶属度矩阵判断馈线故障点所在线路。仿真结果表明:①故障点所在的故障线路对应的RCMDE曲线与非故障线路间具有较大差异,可分为2类。RCMDE可作为筛选故障线路的特征指标。②发生母线故障时聚类结果中存在平均轮廓系数小于阈值的分簇,而发生馈线故障时聚类结果各分簇的轮廓系数均大于阈值,在各类故障场景下,基于RCMDE和KFCM的煤矿电网故障选线方法均能实现正确选线,说明其准确性不受故障线路、故障位置、故障合闸角及接地电阻等因素的影响。③在噪声干扰情况下,基于RCMDE和KFCM的煤矿电网故障选线方法在小电阻接地或高阻接地情况下均能实现正确选线,具有较强的抗干扰能力。④在采样不同步及故障线路零序电流互感器极性反接等情况下,基于RCMDE和KFCM的煤矿电网故障选线方法仍可实现正确选线,选线结果具有较高的鲁棒性。